Zink (Zn) ist ein chemisches Element, das zur Gruppe der Erdalkalimetalle gehört. Im Periodensystem steht Mendeleev auf Platz 30, was bedeutet, dass die Ladung des Atomkerns, die Anzahl der Elektronen und Protonen ebenfalls 30 beträgt. Zink befindet sich in der Nebengruppe II der IV-Periode. Anhand der Gruppennummer können Sie die Anzahl der Atome bestimmen, die sich auf ihrem Valenz- oder externen Energieniveau befinden – jeweils 2.
Zink als typisches Alkalimetall
Zink ist ein typischer Vertreter der Metalle, im Normalzustand hat es eine bläulich-graue Farbe, es oxidiert leicht an der Luft und bildet auf der Oberfläche einen Oxidfilm (ZnO).
Als typisches amphoteres Metall interagiert Zink mit Luftsauerstoff: 2Zn + O2 = 2ZnO – ohne Temperatur, unter Bildung eines Oxidfilms. Beim Erhitzen entsteht ein weißes Pulver.
Das Oxid selbst reagiert mit Säuren unter Bildung von Salz und Wasser:
2ZnO+2HCl=ZnCl2+H2O.
mit sauren Lösungen. Wenn Zink von normaler Reinheit ist, dann ist die Reaktionsgleichung für HCl Zn unten.
Zn+2HCl= ZnCl2+H2 – molekulare Reaktionsgleichung.
Zn (Ladung 0) + 2H (Ladung +) + 2Cl (Ladung -) = Zn (Ladung +2) + 2Cl (Ladung -) + 2H (Ladung 0) – vollständige Zn-HCl-Ionenreaktionsgleichung.
Zn + 2H(+) = Zn(2+) +H2 - S.I.U. (abgekürzte ionische Reaktionsgleichung).
Die Reaktion von Zink mit Salzsäure
Diese HCl-Zn-Reaktionsgleichung gehört zum Redoxtyp. Dies kann durch die Tatsache nachgewiesen werden, dass sich die Ladung von Zn und H2 während der Reaktion änderte, eine qualitative Manifestation der Reaktion beobachtet wurde und auch die Anwesenheit eines Oxidationsmittels und eines Reduktionsmittels beobachtet wurde.
In diesem Fall ist H2 ein Oxidationsmittel, da c. Ö. Wasserstoff war vor Beginn der Reaktion „+“ und wurde danach „0“. Er nahm am Reduktionsprozess teil und gab 2 Elektronen ab.
Zn ist ein Reduktionsmittel, es nimmt an der Oxidation teil, indem es 2 Elektronen aufnimmt und so die SD erhöht. (Oxidationsgrad).
Es handelt sich ebenfalls um eine Substitutionsreaktion. Dabei waren zwei Substanzen beteiligt, einfaches Zn und komplexes HCl. Als Ergebnis der Reaktion entstanden zwei neue Substanzen sowie eine einfache – H2 und eine komplexe – ZnCl2. Da Zn in der Aktivitätsreihe der Metalle vor H2 steht, verdrängt es dieses aus der mit ihm reagierenden Substanz.
Zink (Zn) ist ein chemisches Element, das zur Gruppe der Erdalkalimetalle gehört. Im Periodensystem steht Mendeleev auf Platz 30, was bedeutet, dass die Ladung des Atomkerns, die Anzahl der Elektronen und Protonen ebenfalls 30 beträgt. Zink befindet sich in der Nebengruppe II der IV-Periode. Anhand der Gruppennummer können Sie die Anzahl der Atome bestimmen, die sich auf ihrem Valenz- oder externen Energieniveau befinden – jeweils 2.
Zink als typisches Alkalimetall
Zink ist ein typischer Vertreter der Metalle, im Normalzustand hat es eine bläulich-graue Farbe, es oxidiert leicht an der Luft und bildet auf der Oberfläche einen Oxidfilm (ZnO).
Als typisches amphoteres Metall interagiert Zink mit Luftsauerstoff: 2Zn + O2 = 2ZnO – ohne Temperatur, unter Bildung eines Oxidfilms. Beim Erhitzen entsteht ein weißes Pulver.
Das Oxid selbst reagiert mit Säuren unter Bildung von Salz und Wasser:
2ZnO+2HCl=ZnCl2+H2O.
mit sauren Lösungen. Wenn Zink von normaler Reinheit ist, dann ist die Reaktionsgleichung für HCl Zn unten.
Zn+2HCl= ZnCl2+H2 – molekulare Reaktionsgleichung.
Zn (Ladung 0) + 2H (Ladung +) + 2Cl (Ladung -) = Zn (Ladung +2) + 2Cl (Ladung -) + 2H (Ladung 0) – vollständige Zn-HCl-Ionenreaktionsgleichung.
Zn + 2H(+) = Zn(2+) +H2 - S.I.U. (abgekürzte ionische Reaktionsgleichung).
Die Reaktion von Zink mit Salzsäure
Diese HCl-Zn-Reaktionsgleichung gehört zum Redoxtyp. Dies kann durch die Tatsache nachgewiesen werden, dass sich die Ladung von Zn und H2 während der Reaktion änderte, eine qualitative Manifestation der Reaktion beobachtet wurde und auch die Anwesenheit eines Oxidationsmittels und eines Reduktionsmittels beobachtet wurde.
In diesem Fall ist H2 ein Oxidationsmittel, da c. Ö. Wasserstoff war vor Beginn der Reaktion „+“ und wurde danach „0“. Er nahm am Reduktionsprozess teil und gab 2 Elektronen ab.
Zn ist ein Reduktionsmittel, es nimmt an der Oxidation teil, indem es 2 Elektronen aufnimmt und so die SD erhöht. (Oxidationsgrad).
Es handelt sich ebenfalls um eine Substitutionsreaktion. Dabei waren zwei Substanzen beteiligt, einfaches Zn und komplexes HCl. Als Ergebnis der Reaktion entstanden zwei neue Substanzen sowie eine einfache – H2 und eine komplexe – ZnCl2. Da Zn in der Aktivitätsreihe der Metalle vor H2 steht, verdrängt es dieses aus der mit ihm reagierenden Substanz.
Es ist Zeit weiterzugehen. Wie wir bereits wissen, muss die komplette Ionengleichung „bereinigt“ werden. Es ist notwendig, die Partikel zu entfernen, die sowohl auf der rechten als auch auf der linken Seite der Gleichung vorhanden sind. Diese Teilchen werden manchmal „Beobachterionen“ genannt; sie nehmen an der Reaktion nicht teil.
Im Prinzip gibt es in diesem Teil nichts Kompliziertes. Sie müssen nur vorsichtig sein und sich darüber im Klaren sein, dass in manchen Fällen die vollständige und die kurze Gleichung übereinstimmen können (weitere Einzelheiten finden Sie in Beispiel 9).
Beispiel 5. Schreiben Sie eine vollständige und kurze Ionengleichung, die die Wechselwirkung von Kieselsäure und Kaliumhydroxid in einer wässrigen Lösung beschreibt.
Lösung. Beginnen wir natürlich mit der Molekülgleichung:
H 2 SiO 3 + 2KOH = K 2 SiO 3 + 2H 2 O.
Kieselsäure ist eines der seltenen Beispiele unlöslicher Säuren; in molekularer Form geschrieben. KOH und K 2 SiO 3 werden in ionischer Form geschrieben. H 2 O schreiben wir natürlich in molekularer Form:
H 2 SiO 3 + 2K++ 2OH - = 2K++ SiO 3 2- + 2H 2 O.
Wir sehen, dass sich Kaliumionen während der Reaktion nicht verändern. Diese Teilchen nehmen am Prozess nicht teil, wir müssen sie aus der Gleichung entfernen. Wir erhalten die gewünschte kurze Ionengleichung:
H 2 SiO 3 + 2OH - \u003d SiO 3 2- + 2H 2 O.
Wie Sie sehen, kommt es bei dem Prozess auf die Wechselwirkung von Kieselsäure mit OH-Ionen an. Kaliumionen spielen in diesem Fall keine Rolle: Wir könnten KOH durch Natriumhydroxid oder Cäsiumhydroxid ersetzen, und der gleiche Prozess würde im Reaktionskolben ablaufen.
Beispiel 6. Kupfer(II)oxid wurde in Schwefelsäure gelöst. Schreiben Sie die vollständigen und kurzen Ionengleichungen für diese Reaktion.
Lösung. Hauptsächlich Oxide reagieren mit Säuren unter Bildung von Salz und Wasser:
H 2 SO 4 + CuO = CuSO 4 + H 2 O.
Die entsprechenden Ionengleichungen sind unten angegeben. Ich halte es für unnötig, in diesem Fall etwas zu kommentieren.
2H++ SO 4 2-+ CuO = Cu 2+ + SO 4 2-+ H2O
2H + + CuO = Cu 2+ + H 2 O
Beispiel 7. Verwenden Sie Ionengleichungen, um die Wechselwirkung von Zink mit Salzsäure zu beschreiben.
Lösung. Metalle stehen drin Spannungsreihe Links von Wasserstoff reagieren sie mit Säuren unter Freisetzung von Wasserstoff (auf die spezifischen Eigenschaften oxidierender Säuren gehen wir jetzt nicht ein):
Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2.
Die vollständige Ionengleichung kann problemlos geschrieben werden:
Zn+2H++ 2Cl-= Zn2+ + 2Cl-+H2.
Leider machen Schüler bei Aufgaben dieser Art oft Fehler, wenn sie auf eine kurze Gleichung umsteigen. Nehmen Sie beispielsweise Zink aus zwei Teilen der Gleichung heraus. Das ist ein grober Fehler! Auf der linken Seite befindet sich eine einfache Substanz, ungeladene Zinkatome. Auf der rechten Seite sehen wir Zinkionen. Das sind völlig unterschiedliche Objekte! Es gibt noch mehr fantastische Möglichkeiten. Beispielsweise sind H+-Ionen auf der linken Seite und H 2 -Moleküle auf der rechten Seite durchgestrichen. Dies liegt daran, dass es sich bei beiden um Wasserstoff handelt. Dieser Logik folgend kann man dann aber beispielsweise davon ausgehen, dass H 2 , HCOH und CH 4 „ein und dasselbe“ sind, da alle diese Stoffe Wasserstoff enthalten. Sehen Sie, wie absurd es werden kann!
Natürlich können (und sollten!) wir in diesem Beispiel nur Chloridionen löschen. Wir erhalten die endgültige Antwort:
Zn + 2H + = Zn 2+ + H 2 .
Im Gegensatz zu allen oben besprochenen Beispielen handelt es sich bei dieser Reaktion um eine Redoxreaktion (während dieses Prozesses kommt es zu einer Veränderung). Oxidationsstufen). Für uns ist das jedoch völlig prinzipienlos: Der allgemeine Algorithmus zum Schreiben von Ionengleichungen funktioniert auch hier weiterhin.
Beispiel 8. Kupfer wurde in eine wässrige Lösung aus Silbernitrat gegeben. Beschreiben Sie die in der Lösung ablaufenden Prozesse.
Lösung. Aktivere Metalle (die links in Spannungsreihe) verdrängen weniger aktive aus Lösungen ihrer Salze. Kupfer liegt in der Spannungsreihe links von Silber und verdrängt daher Ag aus der Salzlösung:
Сu + 2AgNO 3 \u003d Cu (NO 3) 2 + 2Ag ↓.
Die vollständigen und kurzen Ionengleichungen sind unten angegeben:
Cu 0 + 2Ag + + 2NO 3 -= Cu 2+ + 2NO 3 -+ 2Ag↓ 0 ,
Cu 0 + 2Ag + = Cu 2+ + 2Ag↓ 0 .
Beispiel 9. Schreiben Sie Ionengleichungen, die die Wechselwirkung wässriger Lösungen von Bariumhydroxid und Schwefelsäure beschreiben.
Lösung. Dies ist eine bekannte Neutralisationsreaktion, die Molekülgleichung kann problemlos geschrieben werden:
Ba(OH) 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2H 2 O.
Vollständige Ionengleichung:
Ba 2+ + 2OH - + 2H + + SO 4 2- = BaSO 4 ↓ + 2H 2 O.
Es ist an der Zeit, eine kurze Gleichung aufzustellen, und hier zeigt sich ein interessantes Detail: Es gibt tatsächlich nichts zu reduzieren. Auf der rechten und linken Seite der Gleichung beobachten wir keine identischen Teilchen. Was zu tun ist? Auf der Suche nach einem Fehler? Nein, hier liegt kein Fehler vor. Die Situation, die wir vorgefunden haben, ist untypisch, aber durchaus akzeptabel. Hier gibt es keine Beobachterionen; Alle Partikel nehmen an der Reaktion teil: Bei der Kombination von Bariumionen und Sulfatanionen entsteht ein Niederschlag aus Bariumsulfat, und bei der Wechselwirkung von H+- und OH-Ionen entsteht ein schwacher Elektrolyt (Wasser).
„Aber, lass mich!“ - rufst du aus. - „Wie schreiben wir eine kurze Ionengleichung?“
Auf keinen Fall! Man kann sagen, dass die kurze Gleichung dieselbe ist wie die vollständige, man kann die vorherige Gleichung noch einmal umschreiben, aber die Bedeutung der Reaktion ändert sich dadurch nicht. Hoffen wir, dass die Compiler der USE-Optionen Sie vor solchen „rutschigen“ Fragen bewahren, aber grundsätzlich sollten Sie auf jedes Szenario vorbereitet sein.
Es ist Zeit, selbstständig zu arbeiten. Ich schlage vor, dass Sie die folgenden Aufgaben erledigen:
Übung 6. Schreiben Sie molekulare und ionische Gleichungen (vollständig und kurz) für die folgenden Reaktionen:
- Ba(OH) 2 + HNO 3 =
- Fe + HBr =
- Zn + CuSO 4 \u003d
- SO 2 + KOH =
So lösen Sie Aufgabe 31 der Prüfung in Chemie
Im Prinzip haben wir den Algorithmus zur Lösung dieses Problems bereits analysiert. Das einzige Problem ist, dass die Prüfungsaufgabe etwas ... ungewöhnlich formuliert ist. Ihnen wird eine Liste mit mehreren Stoffen angezeigt. Sie müssen zwei Verbindungen auswählen, zwischen denen eine Reaktion möglich ist, und eine Molekül- und Ionengleichung aufstellen. Eine Aufgabe könnte beispielsweise wie folgt formuliert sein:
Beispiel 10. Es stehen wässrige Lösungen von Natriumhydroxid, Bariumhydroxid, Kaliumsulfat, Natriumchlorid und Kaliumnitrat zur Verfügung. Wählen Sie zwei Stoffe, die miteinander reagieren können; Schreiben Sie die Molekülgleichung für die Reaktion sowie die vollständigen und kurzen Ionengleichungen.
Lösung. Erinnern Eigenschaften der Hauptklassen anorganischer Verbindungen Wir kommen zu dem Schluss, dass die einzig mögliche Reaktion die Wechselwirkung wässriger Lösungen von Bariumhydroxid und Kaliumsulfat ist:
Ba(OH) 2 + K 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2KOH.
Vollständige Ionengleichung:
Ba 2+ + 2OH- + 2K++ SO 4 2- = BaSO 4 ↓ + 2K+ + 2OH-.
Kurze Ionengleichung:
Ba 2+ + SO 4 2- \u003d BaSO 4 ↓.
Beachten Sie übrigens einen interessanten Punkt: Die kurzen Ionengleichungen erwiesen sich in diesem Beispiel und in Beispiel 1 als identisch erster Teil Dieser Artikel. Auf den ersten Blick erscheint das seltsam: Es reagieren völlig unterschiedliche Substanzen, aber das Ergebnis ist das gleiche. Tatsächlich gibt es hier nichts Seltsames: Ionengleichungen helfen, das Wesen der Reaktion zu erkennen, das unter verschiedenen Hüllen verborgen sein kann.
Und einen Moment. Versuchen wir, andere Stoffe aus der vorgeschlagenen Liste zu übernehmen und Ionengleichungen aufzustellen. Betrachten Sie zum Beispiel die Wechselwirkung von Kaliumnitrat und Natriumchlorid. Schreiben wir die Molekülgleichung:
KNO 3 + NaCl = NaNO 3 + KCl.
Bisher sieht alles plausibel aus, und wir kommen zur vollständigen Ionengleichung:
K + + NO 3 - + Na + + Cl - \u003d Na + + NO 3 - + K + + Cl -.
Wir beginnen, den Überschuss zu entfernen und stoßen auf ein unangenehmes Detail: ALLES in dieser Gleichung ist „überflüssig“. Alle Teilchen, die auf der linken Seite vorhanden sind, finden wir auf der rechten Seite. Was bedeutet das? Ist es möglich? Ja, vielleicht tritt in diesem Fall einfach keine Reaktion auf; Partikel, die ursprünglich in der Lösung vorhanden waren, verbleiben darin. Keine Reaktion!
Sehen Sie, in der Molekülgleichung haben wir stillschweigend Unsinn geschrieben, aber es ist uns nicht gelungen, die kurze Ionengleichung zu „betrügen“. Das ist der Fall, wenn die Formeln schlauer sind als wir! Denken Sie daran: Wenn Sie beim Schreiben einer kurzen Ionengleichung auf die Notwendigkeit stoßen, alle Substanzen zu entfernen, bedeutet dies, dass Sie entweder einen Fehler gemacht haben und versuchen, etwas Überflüssiges zu „reduzieren“, oder dass diese Reaktion im Allgemeinen unmöglich ist.
Beispiel 11. Natriumcarbonat, Kaliumsulfat, Cäsiumbromid, Salzsäure, Natriumnitrat. Wählen Sie aus der vorgeschlagenen Liste zwei Stoffe aus, die miteinander reagieren können, schreiben Sie die Molekülgleichung für die Reaktion sowie die vollständigen und kurzen Ionengleichungen.
Lösung. In der obigen Liste gibt es 4 Salze und eine Säure. Salze können nur dann miteinander reagieren, wenn sich bei der Reaktion ein Niederschlag bildet, aber keines der aufgeführten Salze ist in der Lage, bei der Reaktion mit einem anderen Salz aus dieser Liste einen Niederschlag zu bilden (überprüfen Sie diese Tatsache mit Löslichkeitstabelle!) Eine Säure kann nur dann mit einem Salz reagieren, wenn das Salz durch eine schwächere Säure gebildet wird. Schwefel-, Salpeter- und Bromwasserstoffsäure können durch die Einwirkung von HCl nicht verdrängt werden. Die einzig sinnvolle Option ist die Wechselwirkung von Salzsäure mit Natriumcarbonat.
Na 2 CO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 O + CO 2
Bitte beachten Sie: Anstelle der Formel H 2 CO 3, die theoretisch während der Reaktion hätte entstehen sollen, schreiben wir H 2 O und CO 2. Das ist richtig, denn Kohlensäure ist selbst bei Raumtemperatur äußerst instabil und zerfällt leicht in Wasser und Kohlendioxid.
Beim Schreiben der vollständigen Ionengleichung berücksichtigen wir, dass Kohlendioxid kein Elektrolyt ist:
2Na + + CO 3 2- + 2H + + 2Cl - = 2Na + + 2Cl - + H 2 O + CO 2.
Wenn wir den Überschuss entfernen, erhalten wir eine kurze Ionengleichung:
CO 3 2- + 2H + = H 2 O + CO 2.
Jetzt experimentieren Sie ein wenig! Versuchen Sie, wie wir es in der vorherigen Aufgabe getan haben, Ionengleichungen für unmögliche Reaktionen zu schreiben. Nehmen Sie zum Beispiel Natriumcarbonat und Kaliumsulfat oder Cäsiumbromid und Natriumnitrat. Stellen Sie sicher, dass die kurze Ionengleichung wieder „leer“ ist.
- Betrachten Sie 6 weitere Beispiele für die Lösung von USE-31-Aufgaben.
- diskutieren, wie man Ionengleichungen für komplexe Redoxreaktionen schreibt,
- Wir geben Beispiele für Ionengleichungen mit organischen Verbindungen.
- Lassen Sie uns auf die Ionenaustauschreaktionen eingehen, die in einem nichtwässrigen Medium ablaufen.
